污水生物处理系统细菌衰减特征的实验研究

污水生物处理系统细菌衰减特征的实验研究郝晓地,朱景义,曹秀芹,曹亚莉(北京建筑工程学院可持续环境生物技术研发中心,北京100044)摘要:通过衰减速率测定实验和LIVEPDEAD细胞活性染色实验,分析了污水生物处理系统中细菌在好氧环境下的衰减状态.研究发现,细菌的衰减实质上是由生物量减少引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分构成的.结果表明,硝化系统细菌在衰减过程中由细胞活性降低引起的衰减约占60%,由细胞死亡引起的衰减约占40%;而在异养系统中由活性降低引起的衰减和由细胞死亡引起的衰减分别为80%和20%.关键词:污水生物处理;细胞衰减;细胞死亡;活性降低;LIVEPDEAD染色中图分类号:X172文献标识码:A文章编号:0250-3301(2008)11-3104-06收稿日期:2007-12-30;修订日期:2008-02-01基金项目:国家自然科学基金项目(50678017);荷兰皇家科学院国际合作项目(03CDP008);北京市属市管高等学校人才强教计划项目(BJE10016200611)作者简介:郝晓地(1960~),男,博士,教授,主要研究方向为污水处理生物脱氮除磷技术、污水处理数学模拟技术和可持续环境生物技术,E-mail:haoxiaodi@bucea.edu.cnExperimentalDeterminationofBacterialDecayCharacteristicsinBiologicalWastewaterTreatmentSystemHAOXiao-di,ZHUJing-yi,CAOXiu-qin,CAOYa-li(TheR&DCentreforSustainableEnvironmentalBiotechnology,BeijingUniversityofCivilEngineeringandArchitecture,Beijing100044,China)Abstract:Thecharacteristicsofcelldecayinbiologicalwastewatertreatmentsystemswereinvestigatedunderaerobiccondition,bymeasuringthedecayrateandbydeterminingthedeathratewithLIVEPDEADdyeingexperiments.Itwasfoundthatcelldecayinbiologicalwastewatertreatmentsystemscanbeactuallydescribedastwoparts:decaycausedbycelldeathanddecayderivedfromactivitydecrease.Theexperimentalresultsrevealedthat60%ofcelldecayinanitrifyingsystemwascausedbyactivitydecreaseand40%wascausedbycelldeath.Inaheterotrophicsystem,however,activitydecreasewasresponsiblefor80%ofcelldecay,andtheothercelldecayfor20%wascausedbycelldeath.Keywords:biologicalwastewatertreatment;celldecay;celldeath;activitydecrease;LIVEPDEADdyeing在污水生物处理系统中,细菌细胞衰减实质上可以分为由生物量减少引起的数量衰减和由细胞活性降低引起的活性衰减两部分.然而,目前这一认识尚未得到足够重视.细菌细胞衰减过程关系到系统内生物量的多寡,对系统稳定性以及总的处理能力有着重要影响.已有研究发现,精确的衰减速率系数无论对污水生物处理系统设计还是优化都是非常重要的[1,2].近年来,随着污水生物处理工艺的广泛应用,对细菌细胞衰减过程的研究也越来越受到人们的重视.系统中各类主要细菌的衰减速率系数被相继测定,并被逐步应用到数学模型之中.总体上来说,目前对污水生物处理系统中细菌细胞衰减研究还处于起步阶段.所谓细胞衰减,是指那些能够引起生物体总量减少或导致生物体活性降低的过程[3],可分为由生物量减少(细胞死亡)而引起的数量衰减和由细胞活性降低而引起的活性衰减两部分.然而,无论是现有数学模型还是实际工艺设计,细胞衰减均被认为是由于细胞数量减少的结果,并没有对数量衰减和活性衰减加以区别.显然,这与微生物实际情况存在一定差距,主要是由于现有衰减测定方法尚无法区分以上2种衰减[4].在污水生物处理系统中底物匮乏饥饿状态是引起细胞衰减的一个主要原因.在